独家丨王坚：UWB室内定位技术已成熟，未来大有可为
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北京建筑大学测绘与城市空间信息学院教授王坚
过去的半年，39岁的北京建筑大学测绘与城市空间信息学院教授王坚踏上了事业的新征程：在2018年9月5日举行的中国卫星导航与位置服务第七届年会上，他牵头完成的“GNSS RTK/INS高精度定位关键技术及应用研究”项目荣获卫星导航定位科学技术奖一等奖。
王坚（左二）和团队携科技成果参加中国卫星导航与位置服务第七届年会暨中国北斗应用大会
两个月后，在由国家遥感中心和北京市科学技术委员会联合主办的国内首届室内导航定位比测活动中，王坚带领的北京建筑大学导航与位置服务团队顺利通过比测，取得优异的成绩。
虽然在比赛中未能夺魁，但王坚很满意团队的表现。“可以说，我们的设备是参赛队伍中最好用的，而且定位精度也能达到10-20厘米。”王坚说，自研的室内定位设备采用的无线定位技术便是超宽带（UWB）技术。
王坚（左三）与团队就产品研发进行讨论
他指出，UWB技术是一种以极低功率在短距离内高速传输数据的无线通信技术，具有抗干扰性能强、传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、发送功率小、能提供精确定位精度等诸多优点。“正是这些优点，使UWB技术在室内定位领域得到应用，且能提供精确的定位精度。”王坚说。
“目前，UWB室内定位技术已成熟，并在政法、道路施工、航空、养老医疗等领域得到局部应用。”他表示，目前，UWB室内定位技术适用于行业应用，大众消费市场则不适用。尽管如此，王坚对UWB室内定位技术未来充满信心，他认为，在行业需求的刺激下，UWB室内定位技术在特定行业中将会得到广泛的应用，例如监狱、养老院、长途物流、应急救援。
王坚研究的UWB定位系统在灾害定位方面的应用示意图
看到UWB室内定位技术未来可期的发展前景，王坚带领团队目前正在这门技术上大做文章。当下，他主持的国家重点研发计划“一体化综合减灾智能服务研究及应用示范”项目课题（灾害环境下快速应急定位组网技术），国家自然科学基金“GNSS/UWB城市无缝定位关键技术”，北京市高层次人才计划“特大城市应急定位关键技术与装备”三个项目都与UWB室内定位技术有关。王坚希望，通过“三个课题”的研究，让室内外定位技术造福国家和人民。
室内定位的需要源于位置服务
“室内定位市场需求源于位置服务市场的需求，而不是位置本身的需求。因为只有位置服务，所以才需要室内定位，进而才去研究室内定位技术的方法。”
王坚指出，人的一生当中有80%的时间是在室内度过，且个人用户、服务机器人、新型物联网设备等大量的定位需求也发生在室内，因此催生了室内定位技术的诞生。
王坚表示，当前室内定位技术百花齐放，可概括为四类。
这种技术是从一个点开始，在无需借助外界辅助下，一步步进行位置的推导，例如PDR定位技术。
这种技术是通过在室内预先布设基站，定位目标携带标签，标签发射无线电信号，基站接收信息并通过网线或WiFi网传输到交换机与服务器，在服务器软件中运用TODA和AOA定位算法进行位置解算，实时显示全局标签位置，例如UWB、蓝牙、WiFi等室内定位技术。
这种技术是定位目标实时采集周边的影像或者激光点云等，通过SLAM等室内定位算法，实现定位。
这种技术深度融合原始传感器数据，以实现室内外无缝定位，例如全源定位技术、组合定位技术等。
在王坚看来，四类室内定位技术各有各的优点和缺点。
1. 惯导、磁力等自主定位技术优点：自主定位
缺点：容易导偏，易受干扰
优点：定位精度可控
缺点：需要提前预布基站
优点：通过相机、激光边走边定位
缺点：定位终端设备偏大，不方便携带
优点：定位精度高
缺点：融合难度大，投入成本高
由于四类室内定位技术存在的差异，决定了其应用领域的不同。当前，室内定位技术应用对象可分为两类：针对个人服务的大众应用和针对企业服务的行业应用。王坚指出，就目前的技术水平来看，第一、二类定位技术适用于大众应用，后两种更多的适用于行业领域应用。
“目前室内定位技术的行业应用已趋于成熟，但应用领域还需进一步拓展。”王坚说，在政法、养老医疗、地铁、工厂、物流等个别领域，室内定位技术得到了应用。
相比之下，王坚认为室内定位的大众应用却还未成熟。“究其原因，大众应用是由市场决定的。因为个人不关心定位，而是在乎基于位置的定位服务，加上室内技术投入需要成本，这就限制了室内定位的大众应用。”
然而，无论是行业应用，还是大众应用，王坚表示，现有的室内定位技术都能满足，且能提供厘米级、分米级、米级等不同定位精度的服务，但室内定位技术应用最终取决于给谁用。
UWB室内定位技术为企业排忧解难
在众多的室内定位技术中，王坚选择UWB室内定位技术作为自己一个研究方向，除了UWB室内定位技术自身的优点外，还与其集应急救援、风险管控、远程监控等功能为一体有关。“这些功能都是企业需求的，UWB室内定位技术可帮助企业排忧解难。”王坚说。
在应急救援时，通常断电，工作人员通过UWB临时布设基站组网，搭建临时的定位系统，被困人员可以使用随身佩戴的定位终端设备进行紧急求助，管理人员可通过定位系统查看所有人的位置信息，确保所有人员都离开了危险区。救援人员则也可根据人员位置进行救援，提高救援效率。
在风险管控方面，UWB室内定位技术可有效地帮助企业实现风险管理。例如在隧道、化工厂、矿井等发生安全事故的概率较高的高危行业，通过在危险区域或重要区域设置电子围栏，对员工进行权限管理，防止员工误入危险区；还可以对人员进行各种行为监测，包括超时监测、聚众监测、不动监测等等，全方位智能化管理，提高管理质量，减少安全事故的发生。
在远程监控方面，UWB室内定位技术可实时更新位置信息，实现人员或物资的实时精确定位，并且可以视频联动，对人员或物资进行视频跟踪，随时随地观察每个区域的现场情况，方便进行实时管理，有效保障人员与物资的安全。
当前，UWB室内定位技术已发展成为主流的室内定位技术，并催生了从事UWB室内定位产品开发的企业，这其中就包括中海达旗下子公司郑州联睿电子科技有限公司。
联睿电子U-Loc厘米级实时定位系统基站
联睿电子基于UWB室内定位技术自主研发了U-Loc室内厘米级实时定位系统，该系统定位精度高，功耗低，辐射小，能够精准、实时地为客户提供既定区域内的人员和设备的实时位置和轨迹信息，便于客户直观的从全局把握现场情况从而做出决策。
标准化是室内技术大规模应用的最大障碍
在谈到室内定位行业未来发展前景时，王坚多次强调，未来几年，室内定位行业将迎来快速发展时期，整个市场规模会越来越大，尤其在智能制造、智能建设、养老医疗、公共安全、物流运输等领域将得到广泛应用。“但要真正实现室内定位大规模的应用，技术标准化问题是摆在室内定位行业面前最大的障碍。”
王坚指出，目前室内定位行业没有形成一个有力的组织来制定统一的行业技术规范，现行的技术手段都是在各个企业各自定义的私有协议和方案下发展，这造成定位技术在各行业中应用难以深入，较大的制约了室内定位的发展。他呼吁，国家尽快出台室内定位行业技术标准，让室内定位服务于各行各业。
同时，他还认为，室内定位终端设备问题也是室内定位实现大规模应用的一大障碍。“要实现大众应用，室内定位厂商就必须要把终端设备植入到个人装备中，在现有的条件下，几乎很难做到。”
随着5G时代的来临，王坚相信，这将是解决室内定位终端设备问题一次绝佳机会。“届时，5G手机有可能会装备室内定位终端模块，如此一来，室内定位就能实现大众化。”王坚说。
室内定位未来已来，王坚坚信，在市场需求的引导下，以及政府、企业和个人多方力量的推动下，室内定位市场将迎来发展的春天。
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